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當今世界的競爭,主要是綜合國力的競爭制造技術是直接創造社會財富的基礎,對一個國家的技術經濟發展起著至關重要的作用,所以世界各國都非常重視制造技術的發展
近年來,世界范圍內出現了研究應用先進制造技術的浪潮,以機械制造為代表的先進制造技術己成為當代國際間科技競爭的重點。它的水平高低,在很大程度上反映了一個國家工業發展的水平,是現代企業提高產品開發與技術創新能力、穩定產品質量、増強競爭能力的看家本領在我國,先進制造技術的重要性己引起各界的認識和重視,被列為“九五”計劃和2010年中長期科研發展規劃中的主要關鍵技術和重要發展方向。因而,了解先進制造技術的發展趨勢和前沿技術,對全面把握我國先進制造技術的發展方向,確定它的發展目標及我們的戰略對策是十分必要的。
2先進制造技術的定義及技術特征
2.1定義
制造技術是使原材料成為產品所使用的一系列技術的總稱,是制造業賴以生存和進步的主體技術先進制造技術是制造業為了適應時代要求以提高競爭力,對制造技術不斷優化及推陳出新而形成的它是一個相對的、動態的概念,具有鮮明的時代特征,可以將先進制造技術定義為:制造業不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源及現代管理等方面的成果,并將其綜合應用于制造的全過程,實現優質、高效?低耗清潔、靈活生產,取得理想技術經濟效果的制造技術總稱。
2.2技術特征
先進制造技術具有以下五個技術特征:
2.21先進性
先進制造技術的核心和基礎必須是優質、高效、低耗、清潔的工藝,它從傳統制造工業發展起來,并與新技術實現了局部或系統集成2.22通用性
先進制造技術不是單獨分割在制造過程的某一環節,它覆蓋了產品設計、生產設備、加工制造、銷售使用、維修服務,甚至回收再生的整個過程
2.23系統性
隨著微電子、信息技術的引入,先進制造技術能駕馭信息生成采集、傳遞、反饋、調整的信息流動過程。先進制造技術是可以駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程
22.4集成性
先進制造技術由于專業、學科間的不斷滲透、交叉、融合,界限逐漸淡化甚至消失,技術趨于系統化集成化,己發展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術為一體的新興交叉學科。
22.5技術與管理的緊密結合
對市場變化作出更敏捷的反應及對最佳技術經濟效益的追求,使先進制造技術十分重視生產過程組織管理體制的合理化和最佳化,它是技術與管理自然科學與社會科學緊密結合的產物。
3先進制造技術的形成發展過程
先進制造技術的形成和發展同科技進步及市場需求密切相連在科技高速發展的推動下,制造業的資源配置沿著“勞動密集一一設備密集一一信息密集一一知識密集”的方向發展在市場需求不斷變化的驅動下,制造業的生產規模沿著“小批量一一少品種大批量一一多品種變批量”的方向發展與之相適應,制造技術的生產方式沿著“手工一一機械化一一單機自動化一一剛性流水自動化一一柔性自動化一一智能自動化”的方向發展
當代制造技術的前沿己經發展到以信息密集的柔性自動化生產方式滿足多品種、變批量的市場需求,并向知識密集的智能自動化方向發展在這個發展過程中,制造技術的內涵不斷延伸與發展,經歷了重視輔助工序、工裝?生產過程,不斷更新工藝方法,引入和集成信息技術以及更新管理觀念,促進生產組織變革等四個環節,逐漸形成了先進制造技米
4先進制造技術的發展趨勢
高生產率和高質量是先進制造技術的兩大追求目標先進制造技術的發展趨勢可概括成如下幾個方面
4.1向自動化柔性化、集成化和智能化方向發展
微電子、計算機自動化技術與傳統工藝及設備相結合,形成了多項制造自動化單元技術,經局部或簡單到復雜不同檔次的自動化制造系統,使傳統工藝產生顯著、本質的變化,極大地提高了生產效率和產品質量。當然,冷加工的發展道路是:NC(數控卜FMS(柔性制造系統)^CIMS(計算機集成制造系統hIMS(智能制造系統)熱加工的發展道路是:優質高效低耗工藝-低成本自動化-綜合自動化。
4.2向高精密方向發展
現代新技術產品需要高精度的制造,精密制造技術是先進制造技術的基礎,它包括精密加工和超精密加工、微細加工和超微細加工、微型機械等當前有代表意義的是以納米技術為代表的超精密加工技術和以微細加工為手段的微型機械技術。
精密加工和超精密加工的主要方法,目前有精密切削、超精密切削、超精密磨削和研磨加工等,其加工精度己從微米級(um)亞微米級(1~10-Vm)向納米級(1dVm)進軍。
微細和超微細加工是一種特殊的精密加工,它不僅加工精度極高,而且加工尺寸十分微小。如大規模集成電路芯片上的圖形是用電子束?離子束刻蝕的方法加工的,線寬可達0.1um,微型機械是機械技術與電子技術在納米級水平上相融合的產物。國外有人將納米技術與微型機械稱為“21世紀的核心技術”。
4.3向非傳統加工技術方向發展
在繼續開展傳統切削、磨削等新工藝的同時,各種非傳統加工方法也在開拓發展,并不斷開創新工藝,達到新的技術水平由于這類加工方法能解決大量普通機械加工方法難以解決甚至根本無法解決的問題,因而得到迅速發展,并顯示出極大的潛力和前景非傳統加工方法主要指一些物理的、化學的特種加工和高能密度加工,如電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、離子束加工等。特種加工的對象主要是難加工材料。高能密度加工主要指三束加工(激光束、電子束和離子束),它們是極有前途的加工方法不少非傳統加工法同時又是精密加工和超精密加工方法傳統加工和特種加工相結合的復合加工同樣有著良好的發展前景。
4.4采用新型生產模式,使企業適應多變市場需求機械制造生產模式除有通用機床加專用工藝裝備、數控機床加具有計算機輔助設計和自動編程功
柔性制造單元(FMC)加管理信息控制系統(MIS)以外,還有計算機集成制造系統(CIMS)智能制造系統(IMS)、并行工程(CE)、精節生產(LP)和敏捷制造(AM)等生產模式現代企業只有采取先進的生產模式,改進生產組織管理,才能増強在激烈的市場條件下的競爭能力。
5先進制造技術的技術前沿與新型生產模式
計算機集成制造(CIM)技術作為人類未來工廠的概念模式,得到很多國家的重視企業從經營計劃、產品設計、加工制造到市場銷售形成一個完整的系統,進行綜合優化它不斷吸收微電子、計算機、自動化等最新技術成果形成了計算機輔助設計(CAD)制造(CAM)工藝(CAPP)測試(CAT)評價(CAE)?數控機床(NC)加工中心(MC)、企業管理信息系統(MIS)?柔性制造系統(FMS)等一系列具有劃時代意義的新技術對上述技術進行局部或系統集成,就形成了從單機到生產線、從剛性到柔性、從簡單到復雜等不同檔次的集成制造系統(CIMS)可以預言CIMS將成為21世紀占主導地位的生產方式。
智能制造技術(IMT)旨在將人工智能溶進制造過程的各個環節,通過模擬專家的智能活動,取代或延伸制造環境中的部分腦力勞動,從而在制造過程中,系統能自動監測其運行狀態,在受到外界或內部激勵時能夠自動調整其參數,以期達到最佳狀態,具有自組織能力。它被稱為21世紀的制造技術。
并行工程(CE)技術旨在將產品設計與制造以及相關過程進行系統的綜合,以期在產品設計的同時就將生產、維修的各個環節考慮進去,大大縮短生產周期該技術的關鍵在于將CADCAMCATMIS等有機地集成起來,將引入動態并行機制,即將產品生產周期中各種因素進行有機綜合、并行處理,將產品設計、生產計劃丨生產加工、質量檢驗、市場分析等同步規劃,它可顯著縮短新產品從構思到實現批量生產的開發周期。
精節生產(LP)是由日本豐田公司率先提出并得以應用,后來受到美國的重視,它綜合了單件生產和大批量生產兩者的優點,其特點是:行小組自治工作制,工人既是主人也是雇員,企業把雇員看作比機器更為重要的固定資產。
(2)精簡一切生產中不產生價值的工作,減少管理層次,精簡組織機構。
(3)精益求精,以盡善盡美為最終目標,持續不斷地改進生產,降低成本,力爭無廢品、無庫存和產品品種多樣化。
敏捷制造(AM)是近年來美國為恢復其在國際制造業中領導地位而提出的一種生產模式它是將柔性生產技術熟練掌握生產技能和有知識的勞動力,與企業內部和企業之間合作的靈活管理集成在一起,通過所建立的共同基礎結構,對迅速改變或無法預見的消費者需求和市場時機作出快速響應它的主要特點是提出虛擬制造(VM)的概念,根據市場需求,采用虛擬公司來承接項目,開發產品和組織生產。從本企業和其它企業選出各種優勢力量,集成為一個單一的經營實體一一虛擬公司,當所承接的產品或項目一旦完成,虛擬公司即行解體。
CIMSIMSCELP和AM都是制造系統中新的生產模式,其宗旨都是為了提高企業競爭力,以適應多變的市場需求;在運行機理上都是強調集成,但在側重點上有所區別。
CE強調的是產品開發和設計與其它相關過程的集成,盡量保證開發和設計工作一次完善,減少反復,縮短產品生產制造周期。
LP是通過項目組或生產小組形式把各方面人員集成在一起,在生產?檢驗與維修等場地集成在一起,同時還采用相應的措施做到與協作廠家、用戶的集成,從而實現最大限度地精簡非増值人員和機構,提高企業競爭力。因而它強調的是組織管理和人員的集成。
AM則在先進的柔性生產技術的基礎上通過企業內部的多功能項目組與企業外的多功能組織組成虛擬公司,把全球范圍內的各種資源,包括人的資源集成在一起。
第一代CIMS只注重信息和功能的集成,隨著CIM技術的發展和應用,CIMS含義也在深化,第二代CIMS更強調技術、組織和人的全面集成
可見,CIMS與CELP及AM等生產模式并無本質區別,他們之間的關系是一種互補而不是替代 。
沒有計算機通訊系統?不采用現代制造技術的集成,是很難充分發揮精節生產的組織集成和人員集成的優勢,而敏捷制造的基礎和主體實質還是CIMS,不過只是CIMS的橫向發展,是企業級的集成擴展為社會系統內的集成;而LP和AM則為CIMS真正取得效益提供了新的思想和技術,又促進了CIMS的進一步發展
6推動我國先進制造技術發展的戰略設想
改革開放以來,通過研究開發、技術改造與國外引進,我國制造技術水平不斷發展和提高,己經具有相當規模和實力但是從總體上看,我國制造生產水平仍然比較落后,在質量、品種、成本效率效益和售后服務等方面與國外先進水平相比都有很大差距,缺乏國際競爭力。
為發展我國的先進制造技術,我們應把握時機,超越某些階段,迎頭趕上世界先進水平。要使這種愿望變為現實,必須明確先進制造技術的發展目標,采取相應的戰略對策6.1先進制造技術的發展目標
先進制造技術是使制造業強盛的關鍵所在,沒有先進制造技術,就不可能在發達的制造業在市場經濟為主體的世界經濟體系條件下,先進制造技術是由市場選擇和決定的。市場是先進制造技術存在、發展的源動力。先進制造技術研究的根本目的就在于及時、高效、優質、靈活、低耗地制造市場上有競爭力的產品,這是先進制造技術研究的市場觀發達國家制造業的管理專家和先進制造技術研究專家早己從殘酷市場競爭中明確了這一點,把占領市場作為發展先進制造技術的最終目標,建立和完善了一整套市場、技術、產品間相互聯系、相互制約?相互促進的機制。
我國市場經濟處在初級階段,制造業還比較落后,先進制造技術主要依靠引進和跟蹤的格局不會改變,中國是一個大國,應當有使產品具有進入國際市場的競爭力,先進制造技術應以提高制造業產品的市場競爭力為發展目標
6.2戰略對策
6.2.1組織起來,加強合作,共同開發,推動先進制理技術于一體的綜合技術,它的發展涉及到規模管理資金保障、研究開發、生產應用等多個方面因此,必須把政策部門、科研單位、高等院校和企業各方面力量組織,加強合作,共同開發,尤其是要吸引企業界參與先進制造技術的研究,健全科技研究開發一體化機制,在先進制造技術研究中推進和建立大學、研究所和制造業相結合的研究體制隨著市場的國際化和全球信息網絡技術的發展,制造技術國際化日趨明顯,我國制造領域專家和企業家要有使自己產品和技術進入國際市場、投置于國際競爭的大環境下并成為知名品牌的雄才大略,要積極促進先進制造技術基礎研究的國際合作,以増強我國先進制造技術的實力
6.22確定優先資助領域,支持應用前景明確的先進制造技術基礎研究,加快研究成果的應用轉化
當今世界科學技術化技術科學化的科技一體化趨勢日益明顯,技術的生命周期不斷縮短如果一種現在還算先進的技術不迅速應用,過不了幾年就可能被淘汰而大學在選擇制造方面的應用基礎研究項目時,往往缺乏先進制造技術的市場觀,不注重實際考察,不注重應用前景,不注重研究成果的應用轉化國家在應用基礎研究成果到技術開發和應用的成果轉化過程中的機制仍不健全。各部委?產業部門及國家自然科學基金委員會在資助先進制造技術基礎研究中,應確定優先資助領域,在強調支持前沿和創新的同時更要強調研究項目的應用前景,支持和鼓勵項目的聯合資助在跟蹤國際先進制造技術研究的同時,強調結合國情選題,面向經濟選題,瞄準應用選題
6.23持續開展制造業的技術改造
制造技術的發展是通過技術改造過程實現的,通過技術改造逐步淘汰老工藝、老設備,推廣應用先進的新工藝和新設備,以提高企業的制造技術水平,最終達到提高產品性能質量和對市場的應變能力。“八五”期間己對一批重點骨干企業實行重點投資,進行現代化的技術改造使諸如數控機床、加工中心'?計算機輔助設計、制造和管理等新技術在這些企業得到普及、推廣和應用。“九五”期間將這些技術在更多的企業中逐步推廣,視不同情況或建成FMCFMS,或進一步實現計算機集成制造系統。
進行技術改造必須從經營戰略和生產系統整體出發,不能單純把技術改造局限于更新工藝設備上因此,進行技術改造時應進行經濟分析與論證,以作出科學的決策與判斷
6.2.4采用新型的生產模式,改進生產組織管理,提高人員技術素質
先進制造技術既包括工藝技術設備,又包括生產的組織管理和人員技術素質只有相適應的生產組織管理和人員技術素質與其配套,先進的工藝技術裝備才能充分發揮其應有的作用,形成先進制造技術為此,要根據企業特點,采取適用的生產模式,改進生產的組織管理,提高人員的技術素質,使生產組織管理便于實現計算機化和信息化,便于集成為有機聯系的自動化整體,使參與生產過程的人員盡可能在技術上成為多面手,更好地適應多變的市場需求
可見,先進制造技術的發展和水平的提高,有賴于工藝技術裝備、生產模式組織管理和人員技術素質的同步發展.
關鍵詞:先進制造;智能化;綠色化
先進制造技術(AMT)就是指集機械工程技術、電子技術、自動化技術、信息技術等多種技術為一體所產生的技術、設備和系統的總稱。主要包括計算機輔助設計、計算機輔助制造、集成制造系統等。先進制造技術是制造業企業取得競爭優勢的必要條件之一,但并非充分條件,其優勢還有賴于能充分發揮技術威力的組織管理,有賴于技術、管理和人力資源的有機
一、先進制造技術特點
1.先進制造技術是制造技術的最新發展階段,是面向二十一世紀的技術制造業是社會物質文明的保證,是與人類社會一起動態發展的,因此,制造技術必然也將隨著科技進步而不斷更新。先進制造技術是制造技術的最新發展階段,是由傳統的制造技術發展而來,保持了過去制造技術中的有效要素;但隨著高新技術的滲入和制造環境的變化,已經產生了質了變化,先進制造技術是制造技術與現代高新技術結合而產生的一個完整的技術群,是一類具有明確范疇的新的技術領域,是面向二十一世紀的技術。
2.先進制造技術是面向工業應用的技術先進制造技術應能適合于在工業企業推廣并可取得很好的經濟效益。先進制造技術的發展往往是針對某一具體的制造業(如汽車工業、電子工業)的需求而發展起來的適用的先進制造技術,有明顯的需求導向的特征。先進制造技術不是以追求技術的高新度為目的,而是注重產生最好的實踐效果,以提高企業的競爭力和促進國家經濟增長和綜合實力為目標。
3.先進制造技術的競爭是面向全球的。目前,每一國家都處于全球化市場中。一個國家的先進制造技術是支持該國制造業在全球范圍市場的競爭力。因此,先進制造技術的主體應具有世界水平。但是,每個國家的國情也將影響到從現有的制造技術水平向先進制造技術的過渡戰略和措施。我國正在以前所未有的速度進入全球化的國際市場,開發和應用適合國情的先進制造技術勢在必行。
在科學技術高速發展的推動下,制造業的資源配置沿著勞動密集、設備密集、信息密集、知識密集的方向發展。而與之相適應的制造技術的生產方式沿著手工、機械化、單機自動化;剛性流水自動化、柔性自動化、智能自動化的方向發展,這些推動了制造業的不斷發展,促進了制造業的不斷進步。
二、先進制造技術的發展趨勢
隨著全球經濟競爭的不斷激烈化,先進制造技術的發展在柔性化、自動化、敏捷化、虛擬化等基礎上趨于向以下幾個發展方向。
1.網絡化。制造業隨著經濟全球化也開始步入全球的一體化。從采購、設計、制造加工,再到銷售,已不再局限于某個企業、某個集團或是某個國家。地域的分散性必將給企業的經營和管理帶來諸多不便,隨之而來的是制造成本的增加。隨著網絡通訊技術的迅速發展和普及,企業可以通過制造的網絡化來有效組織管理分散在各地的制造資源。另外,制造企業也可以基于網絡實現世界范圍內的動態聯盟。這些都屬于虛擬市場,是基于信息化與虛擬化技術的進一步延伸。
2.集成化。制造業已不再局限于先進的制造加工技術,而應是集機械、電子、光學、信息、材料、能源、環境、現代管理等最新成就為一體的新興技術。各個專業、學科間不斷滲透、交叉、融合而使技術趨于系統化、集成化。同時,為了更大限度的實現信息資源共享與優化,企業內部及企業之間也應該實現集成化。
3.綠色化。大批量的生產模式是以消耗資源為代價的,而由此造成的資源枯竭和環境污染等問題已向人們敲響了警鐘。最有效地利用資源和最低限度地產生廢棄物是當前全球環境問題的治本之道,也是制造業探索更清潔、更優良的制造模式的重要方向,即通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品。此外,產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。
4.極端化。這里指出的“極”是前沿科技發展的焦點,即在高溫、高壓、高濕、強腐蝕等條件下工作,或有高硬度、大彈性要求的,或在幾何形體上極大、極小、極厚、極薄的制造技術或產品。
5.智能化。智能化是先進制造技術自動化的深度延伸。隨著計算機技術的不斷發展,制造業不僅要實現物資流控制的傳統體力勞動自動化,還應實現信息流控制的腦力勞動的自動化。先進制造技術的智能化致力于設計技術的現代化,加工制造的精密化、快速化,自動化技術的柔性化、智能化,整個制造過程的網絡化、全球化、綠色化。
當今世界各國的競爭主要是先進制造技術的競爭。美國、德國等國家發展重點就是發展先進制造技術。世界各國都在致力于設計技術的現代化,加工制造的精密化、快速化,自動化技術的柔性化、智能化,整個制造過程的網絡化、全球化、綠色化。
關鍵詞:機械制造;發展;自動化;綠色;精密
中圖分類號:TD406文獻標識碼: A
當代機械制造業的特點
(一)工藝與設計一體化
當生產以小生產、手工生產方式進行時,工藝和設計是未分割開的,甚至可以說是同時進行的。但是當生產開始走向大規模、大批量時,因為特定的需要,設計與工藝分家了,甚至有時候還會有設計引導工藝的情況發生。但是伴隨著人類生活水平的不斷提升和社會步伐的繼續邁進,人類對產品的要求越來越“時髦”,人們看待產品的目光偏向于更多的新潮品種,而不是僅僅局限于一些功能上可用但卻過時的東西,產品的更新速度越來越快,所以單件小批量產品的生產便在很多工廠中占據了主導地位,從而導致設計與工藝又不可避免地結合在一起。
(二)多樣化經營模式、工藝復雜,所需設備和工裝繁多
當代機械制造業主要采用單件生產、多品種/小批量和重復大批量生產等多種方式。由于市場需求變化,設備資源也隨之變化。產品中各部件制造周期不一性和產品工藝路線的不確定性,造成管理對象動態多變,生產管理工作十分復雜,需要從每一產品的交貨期倒推,周密安排各部件、零件、毛坯的投入/產出數量和時間。
(三)產品設計與制造涉及多學科、多種技術,工程設計任務重
在全球化市場競爭的形勢下,靠一家企業單打一的局面已缺乏競爭力,目前主機廠與零件制造廠的分離,組織跨地區的企業動態聯盟已成為機械制造業產業結構調整的必然趨勢。新產品開發要重新設計,生產過程也有大量的變型設計和工藝設計任務,設計版本不斷更改,機械制造企業必須具備強有力的產品開發能力。
(四)全球競爭日益激烈
20世紀90年代以來,機械制造業市場逐步全球化,一些制造業比較發達的西方國家通過各種現代技術手段來爭奪市場,傾銷產品,將資本擴展到世界各個國家。伴隨著全球的市場化,各種產品的競爭漸趨激烈,于是,很多先進的制造技術相繼而生以適應日益激烈的市場競爭。
所以,一個國家要想在世界上嶄露頭角,那么它就必須具備世界先進的制造技術。世界經濟發展的趨勢表明:機械工業的發展速度、規模和產品質量水平決定一個國家的工業發展水平,是國民經濟各部門的技術基礎、是一個國家經濟發展的基石。機械工業的規模和水平是衡量一個國家科學技術水平與經濟實力的重要標志。
我國機械制造技術的發展現狀
20世紀70年代以前,產品的技術相對比較簡單,一個新產品上市,很快就會有相同功能的產品跟著上市。20世紀80年代以后,隨著市場全球化的進一步發展,市場競爭變得越來越激烈。
20世紀90年代初,隨著CIMS技術的大力推廣應用,包括有CIMS實驗工程中心和7個開放實驗室的研究環境已建成。在全國范圍內,部署CIMS的若干研究項目,諸如CIMS軟件工程與標準化、開放式系統結構與發展戰略,CIMS總體與集成技術、產品設計自動化、工藝設計自動化、柔性制造技術、管理與決策信息系統、質量保證技術、網絡與數據庫技術以及系統理論和方法等均取得了豐碩成果,獲得不同程度的進展。如成都飛機工業公司以國家CIMS實驗工程為技術依托,和清華大學、南京航空航天大學、西北工業大學等單位合作開發了計算機集成制造系統工程。在公司的計算機網絡和分布式數據庫支持下,由管理信息系統、質量信息系統、工程信息系統和車間自動化系統有機集成,形成了一個計算機輔助經營、設計、管理、制造的初步集成系統,以滿足航空產品研制和多品種小批量生產的需要。但是大部分大型機械制造企業和絕大部分中小型機械制造企業主要限于CAD 和管理信息系統,因底層(車間層)基礎自動化還十分薄弱,數控機床由于編程復雜,還沒有真正發揮作用。加工中心無論是數量還是利用率都很低。可編程控制器的使用并不普及,工業機器人的應用還很有限。因此,與工業發達國家相比,我國的制造業仍然存在一個階段性的整體上的差距。主要表現在以下四個方面:
(一)管理方面
工業發達國家廣泛采用計算機管理,重視組織和管理體制、生產模式的更新發展,推出了準時生產(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理,多數小型企業仍處于經驗管理階段。
(二)設計方面
工業發達國家不斷更新設計數據和準則,采用新的設計方法,廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD/CAM),大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。
(三)制造工藝方面
工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高,尚在開發、掌握之中。
(四)自動化技術方面
工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS),實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段,柔件制造單元和系統僅在少數企業使用。
從總體上看,我國機械工業技術開發能力和技術基礎薄弱,發展后勁不足,技術來源主要依靠引進國外技術,對國外技術的依存度較高,對引進技術的消化吸收仍停留在掌握已有技術和提高國產化率上,沒有上升到形成產品自主開發能力和技術創新能力的高度。
我國機械制造技術的發展趨勢
(一)特種加工技術的發展
隨著社會發展的需要,很多機械設備都有高溫、高壓、高速和高精度的要求,因而不斷采用了一些新材料來制造零件,如淬火鋼、耐熱合金、硬質合金、硅、鍺、寶石和金剛石等難加工材料。同時,很多零件的形狀也越來越復雜,如小孔、深孔、型孔、窄縫、彎孔和型腔等。用通常的金屬切削加工方法來加工這些零件已十分困難,有的根本就無法加工。這就需要探索新的加工工藝和方法。
特種加工技術是一種直接利用電能、熱能、光能、化學能、聲能、電化學能來進行加工的方法。它可以加工高強度、高硬度、高脆性、耐高溫等難切削材料,以及精密細小和復雜形狀的零件。特種加工如電化學加工、電解加工、電子束加工、超聲波加工和激光加工、水射流加工等加工方法,已經開始在一些先進的制造廠家中應用。
(二)精密制造技術發展
精密制造技術包括精密加工和超精密加工技術、微細加工和超微細加工技術、微型機械制造技術等。精密加工和超精密加工的主要方法是精密切削和精密磨削技術等。其加工精度已由微米(μm)向納米級發展。
(三)機械制造技術的發展理念
1、全球化理念
一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈,例如在機械制造業中,國內外已有不少企業,甚至是知名度很高的企業,在這種無情的競爭中紛紛落敗,有的倒閉,有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業,不得不擴展新的市場。另一方面,網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展,這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用,已成為全球化制造業發展的動力,全球化制造的第一個技術基礎是網絡化,網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。
網絡化
網絡通訊技術的迅速發展和普及,給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外,網絡通訊技術的快速發展,加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習,推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。
虛擬化
制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標,進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真,通過仿真軟件來模擬真實系統,以保證產品設計和產品工藝的合理性,保證產品制造的成功和生產周期,發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。
自動化
自動化是一個動態概念,目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。
5、綠色化
已經頒布實施的ISO9000 系列國際質量標準和ISO14000 國際環保標準為制造業提出了一個新的課題,就是快速實現制造的綠色化。綠色制造則通過綠色生產過程(綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理)生產出綠色產品,產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面影響, 同時原材料和能源的利用效率能達到最高。
如何最有效地利用資源和最低限度的產生環境污染, 是擺在制造企業面前的一個重大課題。綠色制造實質上是人類社會可持續發展戰略在現代制造業的體現,也是未來制造業自動化系統必須考慮的重要問題。目前綠色制造技術有以下幾個方面:
(1)精密成形技術
成形制造技術包括鑄造、焊接、塑性加工等。精密成形技術包括:精密鑄造(濕膜精密成形鑄造、剛型精密成形鑄造、高精度造芯)、精密鍛壓(冷濕精密成形、精密沖裁)、精密熱塑性成形、精密焊接與切割等。
(2)無切削液加工
無切削液加工的主要應用領域是機械加工行業,無切削液加工簡化了工藝、減少了成本并消除了冷卻液帶來的一系列問題,如廢液排放和回收等等。
(3)快速成形技術
快速原型零件制造技術(RPM),其設計突破了傳統加工技術所采用的材料去除的原則,而采用添加、累積的原理。其代表性技術有分層實體制造(LOM),熔化沉積制造(FDM)等等。
結語
綜上,在激烈的國際競爭環境中,一個國家科技發展水平的高低,制造業在其中起到了關鍵的衡量作用。我國正處于改革的轉型期,有相當的前沿科學技術還沒有自己的知識產權,制造水平也非常薄弱,需要不斷地攻堅克難。只有把握住世界先進制造技術的發展潮流,順應改革的步伐,將其放在戰略優先的高度,加大投入,這樣才能縮短與先進工業國家的距離,才能在世界的競爭場上占有一席。
參考文獻
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[2]周會娜,林濱,程應科.先進制造技術及其重點發展方向[J].精密制造與自動化,2006.7.
【關鍵詞】:機械制造;特點;發展趨勢
1、我國機械制造行業發展現狀
機械制造業是一個國家最基礎的行業,也決定了一個國家制造業的整體水平,起步早,但發展又最令人擔憂,比如現在中國的汽車工業相比機械制造業來說無論是產品質量還是生產效率都要高得多,當然這也是因為機械行業的特性起了決定性的因素。面對越來越激烈的國際市場競爭,我國機械制造業面臨著嚴峻的挑戰。我們在技術上已經落后,加上資金不足,資源短缺,以及管理體制和周圍環境還存在許多問題,需要改進和完善,這些都給我們迅速趕超世界先進水平帶來極大的困難。隨著我國改革的不斷深入,對外開放的不斷擴大,為我國機械制造業的振興和發展提供了前所未有的良好條件。當今,制造業的世界格局已經和正在發生重大的變化,歐、亞、美三分天下的局面已經形成,世界經濟重心開始向亞洲轉移已出現征兆,制造業的產品結構、生產模式也在迅速變革之中。挑戰與機遇并存,我們應該正視現實,面對挑戰,抓住機遇,深化改革,以振興和發展中國的機械制造業為己任,勵精圖治,奮發圖強,以使我國的機械制造業在不太長的時間內趕上世界先進水平。
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質量、效益、競爭力為目標,包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。隨著社會的發展,人們對產品的要求也發生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術。2、先進制造技術的特點2.1 先進制造技術是新世紀的技術。先進制造技術是制造技術的最新發展階段,是由傳統的制造技術發展起來的,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。先進制造技術與現代高新技術相結合而產生了一個完整的技術群,它是具有明確范疇的新的技術領域,是面向21世紀的技術。2.2、先進制造技術是面向工業應用的技術。先進制造技術并不限于制造過程本身,它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果,其目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。目的是要提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。2.3、先進制造技術是駕馭生產過程的系統工程。先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。2.4、先進制造技術是面向全球競爭的技術。隨著全球市場的形成,使得市場競爭變得越來越激烈,先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此,一個國家的先進制造技術,它的主體應該具有世界先進水平,應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。2.5、先進制造技術是市場競爭三要素的統一。在20世紀 70年代以前,產品的技術相對比較簡單,一個新產品上市,很快就會有相同功能的產品跟著上市。因此,市場競爭的核心是如何提高生產率。到了20世紀80年代以后,制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來,使三者達到了統一。3、先進機械制造技術的發展現狀
近年來,我國的制造業不斷采用先進制造技術,但與工業發達國家相比,仍然存在一個階段性的整體上的差距。3.1、管理方面。工業發達國家廣泛采用計算機管理,重視組織和管理體制、生產模式的更新發展,推出了準時生產(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理,多數小型企業仍處于經驗管理階段。
3.2、設計方面。工業發達國家不斷更新設計數據和準則,采用新的設計方法,廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD/CAM),大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。
3.3、制造工藝方面。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高,尚在開發、掌握之中。
3.4、自動化技術方面。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS),實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段,柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。4、我國先進機械制造技術的發展趨勢
4.1、全球化。一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈,例如在機械制造業中,國內外已有不少企業,甚至是知名度很高的企業,在這種無情的競爭中紛紛落敗,有的倒閉,有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業,不得不擴展新的市場;另一方面,網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展,這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。
4.2、網絡化。網絡通訊技術的迅速發展和普及,給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外,網絡通訊技術的快速發展,加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習,推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。
4.3、虛擬化。制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標,進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真,通過仿真軟件來模擬真實系統,以保證產品設計和產品工藝的合理性,保證產品制造的成功和生產周期,發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。
4.4、自動化。自動化是一個動態概念,目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。
關鍵詞:機械制造;數控技術;應用;發展趨勢
引言
基于加速世界經濟一體化進程的影響下,其它國家的機械制造和加工技術嚴重地影響到了國內機械制造以及加工領域。伴隨著持續發展的數控技術,其越來越在機械制造與加工領域體現優勢。為此,只有懂得先進的數控技術,且在機械制造與加工領域中有效地應用,才可以在世界競爭中體現國內機械制造和加工領域的優勢地位。為此,分析機械制造與加工領域中數控技術的應用具備非常大的現實意義。
1我國機械制造業的發展現狀
國內的機械制造業已經形成了一定的規模,不但可以實現國內的需求,而且還可以向國外出口。當前國內的機械制造大大地提高了機床的性能,也具備了一些先進水平的機床。當今數控機床中普遍地應用PC機,這提高了國內數控技術的軟件和硬件,也大的地提高了數控系統的穩定性。盡管國內的機械制造業獲得了非常大的成就,可是相比較于世界的先進水平,依舊面臨比較大的差距。高精度的機床難以實現發展的需要,特別是在數控機床的產量上、質量保證上、技術水平上都明顯地滯后于國際先進水平。導致如此現狀的關鍵是制造工藝差、生產技術能力低、管理不到位等。為此,為了實現國內機械制造業的進一步發展,務必在注重管理的過程中應用先進的數控技術,從而實現機械制造能力的提升。
2機械制造業中數控技術的應用
2.1航天工業中數控技術的應用
當今,國內非常重視的一項工業事業是航空工業制造,其具備比較高的科學技術含量。在國內發展航天事業的過程中,傳統意義上的機械制造已經難以跟航天制造工業的現代化發展要求相符合,最為突出的是在精益求精的工藝技術和制造高精密度零部件上表現為遲緩性。鑒于此,航天工業中應用數控技術有著非常大的推動意義。對于宇航工業來講,存在不少要求進行特殊加工的零部件,這針對缺少較強剛度的材質而言,只有借助高速加工和小切削力,才可以實現滿意的加工成效。例如,相比較于傳統意義上的機械制造加工業,在切割鋁合金和鋁材質上,數控技術可以實現更加理想的控制成效。另外,在航天航空工業當中應用數控技術,可以提高小部件材質的加工深度,從而節省應用的資源,防止浪費能源資源,最終實現能源資源應用效率的提升。
2.2汽車工業中數控技術的應用
基于社會經濟的不斷發展,逐步地提升了城市化水平。汽車業已變成當今人民出行的一種重要方式。持續提高的汽車保有量加速了汽車行業的競爭,甚至導致整個汽車行業的競爭出現惡性化。伴隨著汽車制造行業中應用數控技術,大大地提高了汽車中生產一系列零部件的速度,從而有效地提升了汽車生產效率與銷售速度。在當前的汽車生產流水線當中,投入應用了很多高速控制機床,可以實現生產過程速度與速率以及靈活性的提高,從而實現了汽車生產行業的發展要求。基于汽車工業發展中日益普遍地應用高速數控機床(高速加工中心)的影響下,逐步地建構了現代化的汽車工業生產線,從而大大地提高了汽車生產的柔性與效率,持續地實現了更新產品的發展要求,轉化機械制造生產中規模化生產模式為高效率、多品種的生產模式,這給生產與制造復雜零部件帶來了非常便捷的生產環節。另外,應用柔性制造、集成制造、虛擬制造等數控技術加速了汽車工業的發展腳步。
2.3工業生產中數控技術的應用
在國內全部的工業生產系統當中,數控技術可以體現非常關鍵的作用,因此可以在工業生產中普遍地應用。其中,應用數控技術非常普遍的行業是食品生產加工行業、造紙印刷行業,處在危險環境當中的金屬冶煉業和農藥加工業也普遍地應用這種技術。數控技術在工業生產中的普遍應用,不但可以優化生產工作的環境,而且還可以實現工業生產損耗的大大降低,從而大大地提高生產系統當的機械化水平。在生產實踐當中,進行相應的編輯處理后,可以借助計算機主體應用數控技術,從而對生產的整個過程進行控制,有效地體現計算機的高效感應能力,大大地提高發現問題和處理問題的速度,以及在應用錯誤故障檢測和同步檢測功能的基礎上對數控生產過程中進行有效地控制,最終實現工業生產工作穩定性和安全性的大大提高。
2.4機床裝置中數控技術的應用
在機械制造的整個過程中,機床裝置是非常重要的、不可取代的部件。倘若具備一臺具備較強控制能力的機床裝置,那么就可以使企業融入到現代化的機電一體化格局當中。為了更加深入地提升和豐富機床裝置功能效應、科技含量,機械制造中應用數控技術體現了非常關鍵的功能。數控機床不但可以實現加工質量和加工精確度的提升,而且還可以實現勞動強度的降低,從而實現勞動力的解放。機械制造行業中應用數控技術可以對電子科學技術和機械一體化成果進行有效地應用,有助于安全地控制和穩定地應用機床裝置,最終使數控機床精確地控制一系列環節的生產過程和零部件的位置。具體而言,數控技術在主軸變速、冷卻泵操作、工件和刀具位置的控制上都體現著非常關鍵的功能,可以持續地實現復雜化和精細化機床加工的要求。
2.5煤礦機械生產中數控技術的應用
作為生產能源系統基礎的煤礦來講,可以實現人們生活和生產水平的大大提升。在采集和輸送煤礦的時候,其缺少較高的安全性,工作人員的安全警惕性要求也比較高。在采集煤礦的過程中,經常應用的機械裝置是采煤機,而在比較惡劣的采集環境和條件當中,采集工程要求的開采技術和采煤機十分繁多。鑒于此,僅僅可以進行小批量生產的采煤機生產模式。可是,應用采煤機進行生產的時候,也存在比較多的焊接問題和外毛坯制造問題,這在傳統意義上的機械制造業中難以自主地完成,要求當作單獨部件的下料工作。可是,以數控氣割的技術水平作為基礎,大型機械裝置的生產可以借助獨特的數控技術對物件進行下料。并且,還可以實現工作時間的節省,以及可以大大地提升工作效率和實現套料選用工作過程的優化。鑒于此,采集煤礦任務的完成變得更加高效化,盡可能地防止了人工操作導致的風險性,大大地降低了出現煤礦事故的概率,最終有助于提高煤礦企業的經濟效益以及社會效益。
3機制制造業中數控技術的發展趨勢
3.1數控編程和機械構造技術的發展趨勢
為了縮小與簡化機械構造的體積,當今經常應用的機械構造是機電一體化。應用數控夾盤、動力刀架、萬能回轉銑頭、自動交換刀具等可以提高機械自動化的水平,以及實現機電匹配的優化和動態性能的提升。在編程上,當今經常應用的編程方式是CNC設備在線編程,如此的手段可以對藍圖編程和圓切削等進行高效地應用,通過小型工藝數據庫可以同步地處理工藝信息和幾何信息,從而實現編程能力的提升。
3.2數據裝置的發展趨勢
為了發展數控技術,對于數控設備來講,應提高快速反應能力和高速處理指令。縱觀當今而言,高速主軸單元業已實現十萬轉每分鐘的轉速。在加減速能力與運動部件速度上,提出了更高的要求,業已實現了120米每分鐘的移動速度。更新換代的CPU也推動了高速處理技術的不斷發展。另外,因為個人計算機技術的不斷進步,軟件的功能和軟件資源也變得越來越豐富、復雜,發展數控系統具備了低成本的平臺。將開放性數控系統應用于個人計算機平臺上,能夠實現系統運行穩定性的大大提升。并且,需要更進一步地分析樣機、編程、標準等方面。
4結語
總而言之,機械制造中牽涉到非常多的方面,其涵蓋一系列設備和零部件的加工,這所有方面的操作過程非常容易受到外部客觀原因的制約,這會影響到制造質量。為此,技術工作者能夠在機械制造中應用數控技術,借助計算機實時地控制全部制造過程,從而及時地解決面臨的一系列問題,最終提高機械制造效率和質量,推動機械制造業的可持續發展。
參考文獻
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各部門的技術進步有很大的直接影響。因此, 發展我國的機械制造業自動化技術, 符合我國社會主義的基本原則, 符合我國現代生產的發展規律。
1、機械自動化技術應用現狀
實現機械自動化的理論基礎是控制理論。根據被控對象的特性與其所處環境的變化,能動地通過信息反饋作用施加控制作用給被控對象,從而使系統按預設功能運行。控制理論為解決當今許多具有挑戰性的社會生產與科技研究問題發揮了重要作用,是實現自動化控制的理論基礎,其發展及應用將徹底改變人類傳統的生產、生存、生活和管理模式。機械自動化技術的應用主要體現在以下方面。
1.1 信息自動化
包括計算機輔助設計、工藝輔助設計、輔助制造以及產品數據庫系統管理等。計算機輔助設計是指通過計算機的圖形設計軟件及設備,輔助工程師進行機械部件及構造的設計工作;工藝輔助設計是建立計算機輔助設計和輔助制造兩者之間的連接,對生產工藝效率進行提高和優化,使其標準化程度不斷增加;輔助制造是在產品生產過程或工藝系統中通過采用計算機的數值控制技術(通常稱數控技術)達到控制生產的目的;產品數據庫系統管理是對計算機設計、生產制造過程中出現的數據信息進行系統化管理。
1.2 物資供輸自動化
物資供輸自動化管理可將機械制造系統中所需的各種原材料或成品輸送到預定的相應位置,是自動化機械制造過程中不可缺少的細分系統。通常情況下,自動化物資供輸管理系統主要包括單機自動裝置、自動輸送設備、自動化軟件系統組件等。
1.3 生產自動化
自動化的機械制造加工系統,可以自動持續進行重復工序的循環,同時還可以自動裝卸機械組件。在機械制造中采用自動化生產加工系統,可以全面代替人員體力勞動,減少機械生產加工過程中由于人為操作失誤等因素而存在的幾率,大幅提升產品的質量和品質。
1.4 設備裝配自動化
設備裝配自動化是將特定規格、形狀的機械零配件按照設計預定的技術要求,通過搬運、組裝、調試、試驗、驗收等步驟,自動組裝為一套能夠進行生產制造的工藝流水線。設備裝配是機械制造生產過程中的重要環節,自動化設備裝配系統取代了以往依靠人工循環復雜操作進行的裝配工作,能夠有效提高機械生產的效率和產品質量,是現代化機械制造中的一項重要技術應用。
1.5 檢測自動化
隨著現代科學技術水平的不斷發展和提高,各種新型材料和部件、以及有特殊功能要求的新型復雜加工設備不斷被應用到機械制造業中,使產品的檢測技術和工作難度也不斷增大,傳統依靠人工直接檢測的方法已經不能滿足現代化高精度工藝水平的產品檢測要求,所以,自動化檢測技術必然被引入到機械制造中,現在應用相對較多的技術主要包括基于時序、電流信號、人工神經網絡對刀具、組件磨損狀態的識別檢測,以及多判斷系統的智能設備診斷技術等。
2、機械自動化技術的發展趨勢
2.1注重實用,結合實際生產的機械自動化技術
先進機械制造自動化技術在于應用。發展機械自動化技術是以企業的生產和技術發展的需求為目標。我國發展機械自動化技術,應結合實際生產,注重實用,為國民經濟的發展提供效益。自動化是一個動態概念,現今它的主要研究表現在制造系統中的集成技術和人機一體化制造系統、系統技術、制造過程的計劃、制造單元技術、調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。20世紀70-80年代初,我國在發展數控方面缺乏戰略思想,怎樣解決在制造技術問題相關人員不太清楚,對于就技術論技術色彩,忽視效益偏重速度,給不少企業在數控機床只出樣品,不能給企業提供商品,只能用于生產實際。到20世紀80年代,隨著自動化技術的發展,像一些發達國家通過科技、經濟、金融手段來競爭市場,傾銷產品輸出資本,使整個市場競爭變得越激烈,為了適應機械制造業市場競爭,一個國家的先進制造技術要想在市場上立足,那它必須有先進的水平,這樣才能支持該國在制造技術市場上進行競爭。
2.2把握好基礎,注重配套的自動化技術
先進的自動化技術在控制理論的指導下應用機械制造技術,對人的作用和生產的物流進行研究,在進行研究時,它主要涉及微電子技術、自動控制理論、計算機技術和機械技術,自動化技術的關鍵是計算機輔助設計,使它能智能化可以處理更多的復雜問題。在發展自動化技術時,要抓好自動化技術應用的工作,以及相關人員要從實際應用工作出發進行推廣,不僅要有發展動機,還要有配套發展機械自動化控制系統和元件。發展自動化技術,相關人員必須要關注計算機技術、零件檢測、機床裝
料和電子學自動化,采用對應的程序數控機床,研制高效可靠的計算機應用于生產信息系統、自動化生產線和自動化控制系統等方面。機械自動化的技術基礎主要包括傳感器、可編程控制器、新型刀具、微處理機、電子計算機、系統軟件和控制系統。發展自動化技術的關鍵是生產水準較高及優良的機電產品。應用機械自動化新技術,將會不斷引入其他學科的新理論、新技術、新概念,更新機械制造業中原有的制造技術、觀念和產品,這需要有大量有素質的工人、管理人員和工程技術人員。機械自動化生產時, 機械制造系統的自動檢測、伺服系統、自動控制的操作等,都會應用自動控制理論和微電子技術,自動化生產時, 信息的處理與交換、運算、判斷、決策和存取等,都會應用信息處理技術與計算機。隨著機械制造業在世界市場的發展,機械技術由機械化向自動化發展,可以判斷,機械制造業與我國的自動化技術緊密相連,為以后更好地發展主要依靠科學依賴知識。
2.3發展投資少、見效快成本低自動化技術
發展成本低自動化技術,前景廣、見效快、投資省、潛力大,有利于提高自動化度,可以收到事半功倍的效果,是我國現代化發展的需求,從發達國家工業的發展歷史看,機械制造自動化技術的實現是由不好到更好、由低到高的過程。我國也可以引進國外的機械自動化技術,使自動化技術在世界領域上更好地發展。我國機械制造業的企業采用大量的設備,在發展先進的機械制造自動化技術時要以原有的設備為基礎,合理調整企業的數控機床分布盡量增添些數控設備,引用計算機技術,它的到來為網絡化的生產管理環境創造了發展空間,特別促進了高科技機械自動化生產技術與先進網絡虛擬技術的高度融合,形成了人機交互式控制生產管理的全新方式。充分發揮計算機自動化管理的優勢,共同構成一個“以人”為心;“以信息自動化”為先導;為機械制造業建立一個自動化的單元系統,為我國機械制造自動化技術發展提供投資少;見效快;效益高的應用,為我國機械自動化技術在以后的發展提供有效的途徑。
2.4根據我國的國情,進一步發展先進的自動化技術
目前,我國的自動化技術還處于初級階段,生產力水準、國民素質、財力、經濟與國內外的國家的發展存在一定的差距,在我國這種國情下,機械自動化技術應用計算機集成制造系統的全盤自動化、高度自動化,并沒有具備基礎技術、投資能力和經驗。所以,是不是發展全盤自動化、高度自動化CIMS技術, 相關人員一定要謹慎處理。我國機械制造企業使用水準比較低、機床裝備極少的自動化技術,不但在數量上與發達國家有一定的差距,且與發達國家自動化技術在品種上、質量上、使用上的水準有差距。在這種國情下,我國制造企業在生產鍛造、沖壓、焊接、裝配、鑄造、熱處理時,要合理采用自動單機和自動線的技術,使企業在經濟取得一定的效益,生產較多的品種要采用快速調整的設備,以便于更換主軸箱機床自動線,從而實現成組自動化,生產小批件時,先讓技術人員進行推廣, 合理地采用數控進行加工,可以使機械自動化技術在世界領域取得更好的經濟效果。
3、結束語
總而言之,我國機械制造業發展應用自動化技術, 不但要起點高, 瞄準世界先進水準, 包括國際領域內已展露鋒芒的某些新技術,而且必須包括各種靈活的低成本、見效快的自動化技術, 堅持提高與普及相結合的方針, 我國的機械自動化技術發展應用才能健康地走上高速度、高質量和高效益之路。在我國完成無人化的工廠將恐怕不是機械制造業的主要發展模式, 也不是機械自動化技術發展應用當務之急的事。這就是中國的機械自動化技術發展之路。
參考文獻
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關鍵詞:自動化;機械;技術;效益;發展;
中圖分類號:TN830文獻標識碼: A
引言
機械自動化, 主要指在機械制造業中應用自動化技術, 實現加工對象的連續自動生產, 實現優化有效的自動生產過程, 加快生產投入物的加工變換和流動速度。機械自動化的技術水準, 不僅影響整個機械制造業的發展, 而且對國民經濟各部門的技術進步有很大的直接影響。因此, 發展我國的機械制造業自動化技術, 符合我國社會主義的基本原則, 符合我國現代生產的發展規律。
1、機械自動化技術應用現狀
實現機械自動化的理論基礎是控制理論。根據被控對象的特性與其所處環境的變化,能動地通過信息反饋作用施加控制作用給被控對象,從而使系統按預設功能運行。機械自動化技術的應用主要體現在以下方面。
1.1 各種信息自動化
將傳統的各種信息傳遞升級到了計算機的信息管理。數字化制圖設計是指通過電腦的圖形設計軟件進行圖紙的繪制與改動;自動工藝輔助設計是將自動工藝輔助設計與數據庫進行數據共享連接,有利于生產工藝的優化;數據庫信息化系統是對在設計中、生產制造中出現的數據進行系統的信息化處理。
1.2 物資供輸自動化
物資供輸自動化管理可將機械制造系統中所需的各種原材料或成品輸送到預定的相應位置,是自動化機械制造過程中不可缺少的細分系統。通常情況下,自動化物資供輸管理系統主要包括單機自動裝置、自動輸送設備、自動化軟件系統組件等。
1.3 生產自動化
自動化的機械制造加工系統,可以自動持續進行重復工序的循環,同時還可以自動裝卸機械組件。在機械制造中采用自動化生產加工系統,可以全面代替人員體力勞動,減少機械生產加工過程中由于人為操作失誤等因素而存在的幾率,大幅提升產品的質量和品質。
1.4、機械組裝自動化
通常機械設備的組裝很多采用的是人借助輔助設備進行的組裝,這不僅效率低,而且時不時就會因為精神力不集中導致的失誤,甚至出現機械傷害事故。而機械組裝自動化就是將需要組裝的機械按照設計的技術要求,通過機械搬運、組裝、調試、試驗、驗收等步驟,形成一套能夠進行自動化組裝的流水線。機械組裝自動化代替了原來的人工操作,不僅僅提高了生產效率,而且保證了產品質量,對工人的安全也起到了作用。
1.5、規范檢測自動化
隨著現代化科學技術的發展,各種新型的材料和部件被不斷應用到了機械制造當中,生產的產品也越來越尖端,越來越精細,我們過去憑借經驗與肉眼的檢測已經無法達到對產品的檢驗要求,這時候我們就需要自動化的檢測儀器來幫忙了,將自動化檢測儀器與技術引入到機械制造中是必然的結果。
2、機械自動化技術的發展趨勢
2.1注重實用,結合實際生產的機械自動化技術
先進機械制造自動化技術在于應用。發展機械自動化技術是以企業的生產和技術發展的需求為目標。我國發展機械自動化技術,應結合實際生產,注重實用,為國民經濟的發展提供效益。自動化是一個動態概念,現今它的主要研究表現在制造系統中的集成技術和人機一體化制造系統、系統技術、制造過程的計劃、制造單元技術、調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面
2.2把握好基礎,注重配套的自動化技術
先進的自動化技術在控制理論的指導下應用機械制造技術,對人的作用和生產的物流進行研究,在進行研究時,它主要涉及微電子技術、自動控制理論、計算機技術和機械技術,自動化技術的關鍵是計算機輔助設計,使它能智能化可以處理更多的復雜問題。在發展自動化技術時,要抓好自動化技術應用的工作,以及相關人員要從實際應用工作出發進行推廣,不僅要有發展動機,還要有配套發展機械自動化控制系統和元件。機械自動化的技術基礎主要包括傳感器、可編程控制器、新型刀具、微處理機、電子計算機、系統軟件和控制系統。發展自動化技術的關鍵是生產水準較高及優良的機電產品。應用機械自動化新技術,將會不斷引入其他學科的新理論、新技術、新概念,更新機械制造業中原有的制造技術、觀念和產品,這需要有大量有素質的工人、管理人員和工程技術人員。隨著機械制造業在世界市場的發展,機械技術由機械化向自動化發展,可以判斷,機械制造業與我國的自動化技術緊密相連,為以后更好地發展主要依靠科學依賴知識。
2.3發展投資少、見效快成本低自動化技術
發展成本低自動化技術,前景廣、見效快、投資省、潛力大,有利于提高自動化度,可以收到事半功倍的效果,是我國現代化發展的需求,從發達國家工業的發展歷史看,機械制造自動化技術的實現是由不好到更好、由低到高的過程。我國也可以引進國外的機械自動化技術,使自動化技術在世界領域上更好地發展。我國機械制造業的企業采用大量的設備,在發展先進的機械制造自動化技術時要以原有的設備為基礎,合理調整企業的數控機床分布盡量增添些數控設備,引用計算機技術,它的到來為網絡化的生產管理環境創造了發展空間,特別促進了高科技機械自動化生產技術與先進網絡虛擬技術的高度融合,形成了人機交互式控制生產管理的全新方式。充分發揮計算機自動化管理的優勢,共同構成一個“以人”為心;“以信息自動化”為先導;為機械制造業建立一個自動化的單元系統,為我國機械制造自動化技術發展提供投資少;見效快;效益高的應用,為我國機械自動化技術在以后的發展提供有效的途徑。
2.4根據我國的國情,進一步發展先進的自動化技術
目前,我國的自動化技術還處于初級階段,生產力水準、國民素質、財力、經濟與國內外的國家的發展存在一定的差距,在這種國情下,我國制造企業在生產鍛造、沖壓、焊接、裝配、鑄造、熱處理時,要合理采用自動單機和自動線的技術,使企業在經濟取得一定的效益,生產較多的品種要采用快速調整的設備,以便于更換主軸箱機床自動線,從而實現成組自動化,生產小批件時,先讓技術人員進行推廣, 合理地采用數控進行加工,可以使機械自動化技術在世界領域取得更好的經濟效果。
3、結束語
總的來說,只有將當代的信息技術、自動化技術、系統工程技術、數據庫的管理技術和傳統的機械制造技術進行有機的集合并加以應用,才能有效地促進目前的機械制造業發展。而自動化技術的柔性化、集成化、智能化以及虛擬化是必須要達到的,只有這樣才能合理開展機械制造企業的產品開發、企業管理以及技術革新等多個方面的強強配置與升級,只有這樣,才能提高產品質量,達到降低成本,提高效率,增強質量的目的,只有將自動化技術充分的應用到企業的生產中去,才能提高企業產品的市場競爭力,使企業在市場競爭中立于不敗之地。
參考文獻
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關鍵詞:機械制造技術;發展趨勢;現狀;分析
作為現代機械制造企業,只有將更多先進的機械制造技術應用于實際的機械產品設計和制造過程中,才能充分保證機械產品的生產質量,促進現代機械制造技術的可持續發展。為此,本文重點對現代機械制造技術及其發展趨勢進行了詳細的探討論述。
1 現代機械制造技術的發展現狀分析
在現階段的技術條件支持下,現代機械制造技術所取得的發展成效主要體現在柔性制造、虛擬制造、以及敏捷制造這幾個方面。現針對上述各類制造技術的發展現狀做進一步的分析與說明。
首先,對于現代機械制造技術中的柔性制造技術而言,其所指的是: 建立在成組技術的基礎之上,以常規意義上的數控機床(可以為不同的類型、以及多臺臺數)以及數控柔性機床指導單位作為中心。柔性制造技術及其應用系統當中,相關裝置設備的連接可以通過應用自動化物流系統的方式實現。盡管柔性制造技術同樣屬于自動化制造系統的表現類型之一,但其在生產方式上呈現出了明顯的變批量特點。在現階段的實際工作中,有關機械制造相關產品的更新、以及市場動態性發展需求的滿足均需要依賴于對柔性制造技術的應用而實現。通過對實際應用經驗的累積發現:柔性制造技術能夠結合所涉及到對象(多為成組出現),確定相對應的工藝過程中,并作出對相關數控加工機械及設備裝置的合理選取,達到對工件成批性生產的目的。更加關鍵的一點是:在應用柔性制造技術的過程當中,能夠同時完成生產管理、以及加工制造這兩個方面的工作,在將其作用于切削加工、沖壓、以及焊接操作的過程中,對于提高生產效益而言有重要作用。
其次,可以說,虛擬制造技術作為現代機械制造技術中的一個分支,其主要是基于在虛擬技術與仿真技術的基礎上,對現代機械產品的設計和制造過程進行全新的建模。其中,計算機必不可少的工具之一,它的作用是對產品在設計制造過程中進行模擬操作與仿真。當將虛擬技術應用于機械產品的設計制造時,應該對方案的實際性和可行性進行深入的探討分析,最終選出更可續合理的設計制造方案,確保所有的生產資源都能夠得到合理的優化配置。而這一點無論是對企業生產成本的控制,還是增強企業綜合競爭實力來說,都有著至關重要的意義。并且,虛擬制造技術更是提高機械制造敏捷性的關鍵技術手段,徹底打破了傳統機械產品的設計制造方式,有效保證了產品生產的質量,并將產品作業過程中潛在的風險和產品性能缺失進行良好的控制處理。不但如此,通過對虛擬制造技術的應用,還能夠實時的以用戶的需求為出發點,對機械制造產品進行合理的修改,提高設計制造的針對性。
最后,對于現代機械制造技術中的敏捷技術而言,其所指的是:建立在精神創新、結構管理創新、以及管理人員創新基礎之上,所實現的全新機械設計制造技術。通過對基于敏捷技術的機械設計制造技術的合理應用,能夠構建一個反應機械設計制造市場發展的共同基礎結構,確保能夠動態且可靠的對市場變動情況予以響應。結合實踐工作經驗來看,在引入敏捷性機械設計制造技術的背景下,使得機械產品的生產速度大大提高、生產成本明顯降低、生產效率同樣得到了合理的優化。與此同時,對于相關企業而言,在敏捷性機械設計制造技術的支持下,使得系統可靠性有所鞏固,防止企業出現過多產品庫存累積的問題。
2 現代機械制造技術的發展趨勢分析
實際上,所謂的現代機械制造技術主要是基于傳統機械設計制造技術的基礎上進行傳承和改進的,通過將先進的技術理念應用于現代機械制造設計中。而站在宏觀角度來看,目前機械制造技術主要呈現了兩種發展趨勢,一種是以自動化技術為主的發展趨勢,是指在對敏捷制造技術進行更深入的改進與完善之后建立的技術體系。二是以精密加工做基礎條件的發展趨勢,設計人員將微電子技術應用于現代機械制造過程中,促使現代機械制造技術逐漸向著自動化、智能化的方向而發展,具體表現如下:
首先,隨著科學技術的飛速發展,現代機械制造技術水平也得到了明顯的提升,但仍舊存在著一定的不足之處,還需要將更多高效先進的虛擬化技術引用到機械制過程中。其中,想要保證應用質量的關鍵在于如何才能將計算機仿真技術更合理的利用,并通過將擬實技術與虛擬技術相互結合在一起,才能充分保證了機械產品的生產制造質量,加快機械產品的開發速度,大大提高了能源利用率。
其次,現代機械制造技術在發展過程中,還應該充分考慮到生態環保的問題,逐漸向著綠色化方向而發展。而所謂的綠色化主要是指現代機械制造技術在使用過程中,不僅僅是要從產品的設計、加工、制造等方面進行考慮。同時,還要真正從能源的節約方面入手,將環境保護作為首要的設計目標,加大對現代機械制造技術的綠色化改造和完善。這樣不僅能夠有效防止機械制造過程中對周圍環境的破壞,還可以大大減少能源的過度消耗。
最后,現代機械制造技術還應該向著一體化方向而發展,尤其是在當前信息時代飛速發展的背景下,企業與企業之間的競爭形勢也變得越來越激烈。而傳統的機械制造技術已經無法再滿足于現代企業的發展需要,現代企業越來越重視對產品個性化、多樣性的發展。而且,早先的大批量生產模式也不再適用,逐漸被小批量生產而取代。所以,在這一發展過程中,想要更快、更好的實現現代機械制造技術的一體化,應該將其設計與加工工藝進行整合,從而簡化各種操作程序,對機械產品制造的生命周期進行嚴格的控制,減少原材料的過度消耗,降低產品生產目標。
結束語
現代意義上的機械制造技術不單單關系到機械行業的發展與完善,同時也承擔著衡量一個國家在制造方面整體性水平的重要任務。當前的機械制造技術更多的體現了現代科學技術與工業創新的融合、以及集成,在新時期的國民經濟建設發展體系當中占據著至關重要的地位。
參考文獻
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關鍵詞:機械制造技術;機械制造業;生產管理;制造設計;自動化裝備
中圖分類號:TH16 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2012)33-0018-03
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生整個過程的工程學科,并廣泛將電子學、信息科學、材料學、生物學、管理科學等最新科學成就融入其中,目的是提高產品的質量、效益和競爭力。
機械制造業為整個國民經濟提供技術裝備,其發展水平是國家工業化程度的主要標志之一。我國加入了WTO后,面對日益激烈的市場競爭環境,越來越多的制造企業開始將大量的人力、財力和物力投入到先進的制造技術研究中。近年來,我國制造科學技術有了日新月異的變化和發展,但與先進的國家相比仍有一定差距,為了迎接挑戰,必須認清制造技術的發展趨勢,縮短與先進國家的差距,使我國的產品上質量、上效率、上品種和上水平。
1 現代機械制造技術的特征
1.1 面向工業應用的技術
隨著生活水平不斷提高,人們對各種產品的要求也越來越高,除了質量的要求外,人們慢慢地也開始追求產品的精美外觀,因此,現代化的各種制造技術,應該滿足人們對產品的最實際要求與效果,這無形中也促進了企業競爭實力的提升,進而促進了國家經濟實力的增長,從而提高了整個制造業的經濟效益與社會價值。
1.2 CAD/CAM的廣泛應用和開發
機械制造與電子技術、計算機技術的結合越來越緊密,計算機及其網絡技術的迅速發展,使機械技術、制造和理論計算融為一體。NC、CAD/CAM、工業機器人、柔性制造系統、計算機集成制造系統等已成為提高勞動生產率的強大手段,成為制造業現代化的標志。
1.3 設計與工藝一體化
隨著科學技術的迅速發展、社會需求的日益多樣化,更新換代加快、品種越來越多、批量越來越少。因此,小批量的生產在產品生產中已成為主流,出現了面向制造設計的并行工程(CE)和精良生產(LP)新技術,使設計與工藝一體化。隨著計算機的普及與網絡技術的迅速發展,設計與工藝一體化進程正在加速發展。
1.4 制造技術已成為系統
先進制造技術之所以具有強大的優越性,其根本原因在于它在利用傳統制造技術的同時,能不斷結合當今現代化的高新技術成果,這樣既避免了傳統制造技術的缺陷空白,又充分發揮了現代技術的能量流與信息流,使之成為一個完整的系統。
1.5 加強環境保護意識
生產者在生產的過程中,對環境的保護越來越重視,對一些可以再次利用的資源進行最大可能的回收,并加以利用,將資源的回收利用,這也是現代制造技術發展的重要方向。
2 現代機械制造技術的發展狀況
近年來,我國制造業不斷引進世界先進制造技術,并加大各領域的技術研究,形成了一定特色的制造新氣象,但是,對于高精尖端的領域,與歐美等一些工業發達國家相比,仍然存在很大一段差距,主要表現在如下幾個方面:
2.1 生產管理
工業發達強國在管理中廣泛采用計算機技術,推出了準時生產(JIT)、精益生產(LP)、敏捷制造(AM)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術,重視組織和管理體制、生產模式的更新發展。我國多數小型企業卻采用經驗管理方法,只有少數大型企業采用了計算機輔助管理技術。
2.2 制造設計
隨著計算機輔助設計(CAD/CAM)的興起,世界各工業發達國家抓緊有利時機,不斷將該技術引用其中,并能做到對設計數據和規則進行定期更新與處理。我國對CAD/CAM技術的應用卻不是很普遍,且該領域的人才較為緊缺。
2.3 自動化裝備
目前制造業正在從以機器為特征的傳統技術時代向著以信息為特征的系統技術時代邁進,進入了一個能夠增強企業在不可預見的多變環境中生存能力的全球化敏捷制造階段,世界各國十分重視發展先進制造與自動化技術,許多工業國家應用先進制造與自動化技術實現了設計、制造和經營的一體化,加強了在國際市場的壟斷地位,而我國在這一方面卻顯得非常的薄弱。
2.4 制造工藝方面
精細加工、微細加工、微型機械和微米納米技術、高精密加工技術、超塑激光加工技術、電磁加工技術以及復合加工技術等新型加工方法在工業發達國家應用較廣泛。而我國普及率不高,尚在開發、掌握之中。
3 我國機械制造先進技術的發展趨勢
現代制造技術是在保留傳統制造工藝積極要素的同時,不斷融入當今最新的研究發展技術而成,并在產品生產的所有領域及過程中廣泛滲透。
3.1 智能工程化
人類和智能機械共同組成人機一體化,形成智能系統,該系統在制造過程中能進行如構思、分析、判斷、推理、決策等智能活動。智能系統中,“智能”主要體現于系統具有極好的“柔”特性。在設計和制造中,采用模塊化,使其具有較大柔性。
3.2 自動技術化
自動化技術在制造系統中主要表現在集成技術、系統技術、柔性制造技術、人機一體化等各個方面,自動化技術向高科技方向縱深是制造業的發展趨勢所在。
3.3 虛擬技術化
虛擬技術在制造過程中可模擬和檢驗產品生產過程。為優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和成本最低標,并檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,需進行生產過程計劃、管理、調度、供應鏈及物流設計的仿真,以預知設計與生產中可能出現的缺陷和錯誤。
3.4 綠色環保化
在設計、工藝、生產過程、包裝等各個生產過程中進行綠色管理,產出綠色產品,產品在使用完后還可進行回收利用。通過綠色制造技術能使原材料和能源的利用效率達到最高,最大限度地減少制造對環境的負面影響。
3.5 全球一體化
自從加入WTO,世界各國之間的距離變得越來越小了,全球之間的貿易往來更加密切,世界是一個大工廠,全球一體化的進程日益加快。網絡通訊技術的迅猛發展,更是加速了各國企業之間的交流與合作,從而產生更激烈的競爭,這樣一種發展的模式有力地促進了國際市場間的競爭。
4 結語
在激烈的國際競爭環境中,一個國家科技發展水平的高低,制造業在其中起到了關鍵的衡量作用。我國正處于改革的轉型期,有相當的前沿科學技術還沒有自己的知識產權,制造水平也非常薄弱,需要不斷地攻堅克難。只有把握住世界先進制造技術的發展潮流,順應改革的步伐,將其放在戰略優先的高度,加大投入,這樣才能縮短與先進工業國家的距離,才能在世界的競爭場上占有一席
之地。
參考文獻
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